CLUB FRANCAIS DES MEMBRANES

Club Français des Membranes
(CFM – M2P2)
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l'ultrafiltration de l'eau par fibre creuse une aventure toulousaine

MemPro 5
HDR    
HDR 2011

  HDR soutenue en 2011
 

Christel GUIGUI (LIPE)
9 décembre 2011 - INSA/INP Toulouse
MEMBRANES ET EAU / METHODES ET OUTILS D’INVESTIGATION POUR DES PROCEDES ROBUSTES ET DURABLES

Le mémoire rassemble le travail accompli depuis 10 ans concernant l’étude des procédés membranaires appliqués au traitement des eaux (production, traitement, réutilisation) et plus particulièrement selon 3 axes d’étude.
(i) Influence des conditions hydrodynamiques induites par une aération sur la réduction des phénomènes de colmatage et sur l’efficacité de décolmatage des membranes d’ultrafiltration et microfiltration : Différentes approches ont été développées en termes d’analyse (locale et/ou globale) et d’outils (d’expérimentation et/ou de modélisation) afin de disposer d’une description de l’hydrodynamique induite par l’air dans des conditions contrastées de performances de filtration pour mettre en évidence les mécanismes d’actions de l’air sur les phénomènes de transfert.
(ii) Développement de méthodes de caractérisation de la structure des dépôts présents à la surface de la membrane (méthode optique, acoustique et mesure de potentiel d’écoulement) et mise au point d’outils pour la caractérisation en ligne des rétentions membranaires : le lien entre propriétés des dépôts (épaisseur, porosité) et performances de filtration est alors étudié ainsi que l’impact des conditions opératoires sur la rétention.
(iii) Indentification des composés colmatants dans les bioréacteurs à membrane et dans les procédés d’osmose inverse et nanofiltration en traitement tertiaire en vue de la réutilisation des eaux (en particulier étude du rôle des macromolécules organiques et micropolluants) : une analyse du colmatage (type et quantification) induit par ses composés permet alors de proposer des modifications de mises en œuvre des procédés permettant d’améliorer leur performances.

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Emilie CARRETIER (LM2P2)
12 décembre 2011 - Université Paul Cézanne Aix Marseille
DEVELOPPEMENT ET DURABILITE DES PROCEDES MEMBRANAIRES FACE AUX CONTRAINTES INDUSTRIELLES

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Marc HERAN (IEM)
décembre 2011 - Université de Montpellier2
QUELLES MEMBRANES POUR QUELS PROCEDES ?

La complexité du colmatage dans les systèmes à fibres creuses immergés et le lien direct avec le macro-colmatage n’est plus à démontrer. Les résultats obtenus soulignent l’importance du dépôt de particules sur la résistance hydraulique totale et le rôle déterminant de la turbulence pour contrôler et limiter cette échelle de colmatage. Une fois l’aération optimisée, la résistance aux transferts due au macro-colmatage est négligeable. Des méthodologies simples ont été proposées pour analyser cette problématique et éviter ce phénomène. Néanmoins, la présence d’un biofilm (micro-colmatage) et de composés adsorbés dans les pores (nano-colmatage) deviennent alors déterminants. Notre travail a donc été axé sur le développement analytique et l’ajout de modules dans les modèles biologiques (ASM1 et 3) afin de relier réaction et séparation. Les résultats et les développements permettent outre la compréhension globale, une étude de sensibilité et soulignent l’influence des variables opératoires. Ils montrent le changement de paradigme entre la notion de matières volatiles en suspension et la définition de biomasse active. De plus, cette démarche permet de connaître la composition de la matrice boue qui influence le macro-colmatage ainsi que la teneur en DCO soluble responsable du micro-colmatage. Ce pontage reste indissociable pour l’obtention d’un modèle global permettant de relier paramètres opératoires et filtration et ainsi connaître l’influence des conditions biologiques de travail sur les caractéristiques de la suspension et la maîtrise de l’étape de séparation membranaire. L’adéquation des simulations avec les résultats expérimentaux a permis de mettre en avant l’importance des deux grandeurs, que sont le temps de rétention de la phase solide et la charge volumique, sur l’identification de conditions de travail favorable à la maîtrise du procédé en cours d’opération.